应急条件下星地资源综合运用模式研究

以应急条件下卫星应用需求为牵引,分析了我国现有星地资源运用过程及其面临的综合运用能力弱、数传资源浪费等不足,提出了一种适合应急条件下星地资源综合运用的新模式,并分析了其中涉及的数传网,卫星资源、测控资源、数传资源数据库,以及综合运用调度模型和算法等关键技术。新模式建立了数传网的概念,在任务规划时综合考虑卫星资源、测控资源及数传资源分配,旨在最大程度地发挥星地资源的综合运用能力。仿真结果表明,提出的新模式能够有效缩短应急条件下的任务需求响应时间。     

随遇接入卫星应急任务响应技术研究

面对在轨卫星当前对突发事件、灾难应急等突发性、短暂性的使用需求,传统空间系统应用存在任务规划提前制定、难以临时变更的缺点,卫星系统无法快速对该类突发事件进行资源保障.因此迫切需要构建高效、即时的空间任务执行体系.研究了随遇接入卫星应急任务响应技术,该技术可统筹任务执行过程中涉及的各条链路及各类资源,全面改善任务执行即时性.     

高低轨遥感卫星联合监测火灾模式分析

高低轨遥感卫星联合监测火灾模式是指使用高轨卫星每日针对重点区域巡查,发现火点,对已发现火点,快速调动高轨卫星应急规划,高频次获取灾区观测数据,掌握火势发展情况;通过低轨高分辨卫星侧摆成像,详查灾害区域,进行过火面积评估。文章针对遥感卫星高低轨联合监测过程中卫星数据获取时效性存在的问题及要求,建立高轨卫星一键式应急任务规划系统,并构建森林火灾应急需求与低轨卫星资源匹配的规则和算法,实现应急任务一键式分配至各低轨卫星任务规划系统,提升高低轨卫星应急响应时间。     

遥感应急目标影像自动检测及制图方法

针对点目标检测的应急响应,提出一种适用于该类场景的通用应急目标影像自动检测及制图方法,能实现主目标提取与轮廓分析相结合,从而快速提取应急目标。通过改进的分水岭分割算法提取主目标信息,对分割结果进行轮廓结构分析,形成应急响应专题图。在突发事件产生水坑的应急实例中,选取高分二号卫星影像数据,在汶川山体滑坡应急实例中,选取高分一号卫星影像数据,均获得了良好的提取效果。其中,应急水坑检测的误差率是1. 2%,山体滑坡检测的误差率是1. 7%,表明文章提出的方法能很好地满足应急响应中点目标检测的需求。     

北京三号A/B卫星星地一体协同任务规划设计及实现

自主任务规划技术能够充分发挥卫星在轨使用效能,提高卫星紧急任务响应能力,大幅减少对地面测控的依赖,支持多星自主协同配合执行任务。北京三号A/B卫星具备完全星上自主规划能力,包括星上自主任务规划、地面规划及星地协同规划等多种任务模式,同时具备任务数据校验、保存、恢复、删除、插入应急任务等功能。地面规划系统根据需求进行任务筛选、核对和规划,确保任务满足要求;星上利用专用处理器实现规划运算、指令编排和任务保存与执行。星地一体协同任务规划设计实现了地面和星上规划的一致性,既保证了任务的准确性和灵活性,又减少了卫星对地面测控的需求。     

快速响应微小卫星发射时机分析

为了研究应对突发事件的对地观测微小卫星应急快速发射和部署问题,综合运用二体动力学模型和球面几何学相关知识,分析了固定发射和机动发射方式下微小卫星发射时机的选择方法。根据在规定时刻从指定轨道过顶确定目标的总体要求,提出了满足平面窗口和相位窗口条件的发射时机和发射位置计算方法。该方法能应用于微小卫星快速部署相关问题的仿真试验,为研究航天发射系统的快速响应机制提供了理论支撑。     

多目标EOSs联合成像调度方法

EOSs（Each Observation Satellites）围绕着地球对成像任务进行拍摄，为了充分有效的利用卫星资源，最大限度的满足成像任务需求，需要进行EOSs联合成像调度。EOSs联合成像调度是一个复杂的多目标组合优化问题。本文通过对卫星成像约束条件的抽象，建立联合成像调度的数学模型，在此基础上设计了多目标EOSs联合成像调度算法，并根据实际的应用问题进行实验和结果分析，表明该方法有效的解决了多目标条件下EOSs联合成像调度问题。     

"软件星"在快速响应空间中的应用

天基信息系统在战场感知、指挥控制与决策等方面作用日益显著。空间快速响应是天基信息系统发展的重要需求。文章介绍了“软件星”有效载荷的设计技术原理和系统基本组成,分析了其可重构多功能综合一体化设计特点,阐述了采用统一软硬件体系结构形成标准化模块化的多功能集成载荷系统是满足应急作战快速反应的基本要求,提供了一种基于“软件星”多功能任务载荷平台来实现快速响应卫星的通用设计途径,对发展快速响应空间技术具有重要参考价值。     

卫星GPS组合姿态确定系统方案研究

采用ＧＰＳ定姿技术作为卫星高精度自主姿态确定系统的备份，可以提高系统可靠性。在小型和微小卫星上采用ＧＰＳ定姿技术，保证在满足重量、功耗和其它技术指标的条件下，姿态和轨道控制系统全面满足任务要求。本方案为探索当今姿态和轨道控制系统基本型的研究迈出了一步。     

服务“一带一路”沿线国家的卫星综合智能管控系统设想

本文为了统筹管理和协调使用"一带一路"沿线国家的通信、导航、遥感卫星和地面站资源,提高星地资源的综合使用效能,针对沿线国家不同类型用户复杂多样的卫星使用需求,开展了卫星综合智能管控系统的需求分析、设计与仿真评估,重点研究多类型用户需求智能化辅助分析、多星多任务协同规划与调度、星地一体化的效能评估等关键内容。提出了"一带一路"智能化卫星综合调度和管控总体架构设想,设计了与通信卫星、气象/海洋/资源卫星、导航卫星、沿线国家卫星的运行流程及接口关系。通过综合调度沿线国家通导遥卫星,提供覆盖"一带一路"沿线的通信、遥感、导航服务,可以在应急减灾、气象预报、海洋监测等方面提升服务能力,在"一带一路"发展框架下,更好地利用空间资源为沿线国家和地区提供服务。     

基于遗传算法的TT＆C测控资源优化调度

TT＆C测控资源调度是一个涉及卫星、测控站以及调度准则等多方面因素的复杂优化问题。针对这一优化问题，根据测控调度的一般原则和优化准则，建立了相应的优化模型，并给出了基于遗传算法求解该问题的方法和步骤；最后，通过两个示例分析，演示验证了该方法对于解决一般测控调度问题的有效性。     

卫星有效载荷的规划与调度

卫星有效载荷的规划与调度要求是指卫星根据自身资源情况合理安排各个载荷的工作状态，在满足各种资源约束的条件下实现资源的优化配置。有效载荷的规划与调度可以归结为典型的资源受限的规划与调度问题。本文以对地观测卫星的有效载荷系统为例，分析了卫星的资源特点和载荷的工作特性，在此基础上提出了一种有效载荷规划与调度的方法。仿真实例表明了算法的可行性。     

卫星图像采集任务调度系统的设计与实现

随着卫星遥感技术的高速发展 ,卫星图像在众多领域有了广泛的应用。文章给出了一个卫星图像采集任务调度系统的总体结构及其功能 ,讨论了该系统实现过程中的卫星资源描述、卫星图像采集任务描述、调度引擎、卫星时间窗口的仿真计算、调度结果的可视化展现等关键技术 ,归纳了系统的特点 ,并总结了今后系统的研究方向     

基于调度预测的星载混合相关任务调度算法及其仿真的研究

为解决星载计算机系统中具有相关性任务的调度和临界资源的分配问题，提出了一种星载混合相关任务调度算法。首先，对星载计算机系统中的任务给出了形式化的描述。其次，具体阐述了这种星载多任务调度算法并给出了可调度性预测分析条件。最后，通过仿真实验对这个调度算法的性能进行了验证并给出了结论。     

SpaceFibre星载网络服务质量实现研究

为实现SpaceFibre星载网络中短时间内大量实时数据流的可靠传输，满足不同空间任务的服务质量(QoS)要求，提出一种基于二进制序列调度的新算法。该算法根据星载网络中的不同流量特征生成对应的二进制调度序列，可以很好地解决复杂数据流量的调度与不同数据流量带宽需求之间的权衡问题，实现了SpaceFibre协议框架下的QoS功能。最后给出了算法的延时性能分析与实例仿真，结果表明由该算法生成的二进制序列调度机制在传输时延上有着较好的灵活性和确定性。     

一种基于空间映射的多星成像调度方法

针对NP难解的多星成像过度调度问题,从置换空间到问题空间的映射方法和置换空间 搜索算法两方面进行了研究。基于资源优先卫星分配算法,建立了置换空间到问题空间的映 射关系,以在置换空间优化多星成像调度。提出了一种分散式随机搜索算法,基于有记忆随 机邻域搜索,在置换空间上搜索产生优化调度的置换序列。实验表明,所提算法相对模 拟退火算法平均获得3.12％的改进。     

基于容器云的地面测控资源池日志管理系统的研究

新型航天地面测控装备基于商用服务器集群，采用虚拟资源池架构和容器云技术，按需进行测控资源调度和测控业务能力生成。和众多服务设备一样，日志是系统故障诊断的主要途径，由于海量日志可能分散在资源池系统中的不同位置，传统的流式日志采集和分析模式难以大批量管理信息，经常导致系统异常发现不及时、排查效率低、定位难度大等问题，日志的检索和统计缺乏行之有效的手段，弊端明显。针对这种地面测控资源池系统的运维管理需求，本文设计了一种基于容器云的日志管理系统，将平台日志和应用日志聚合管理，根据用户需求和运维目的分类检索并定制可视化日志显示，为使用者精准分析系统异常、快速进行系统维护提供有效支撑。     

低轨卫星高能效载波功率资源联合调度算法

结合多波束低轨（multi-beam low earth orbit, MB-LEO）卫星通信场景，研究了一种多目标载波功率联合优化（joint subcarrier scheduling and power control resource allocation, JSSPC-RA）算法。通过求解整数混合规划非凸优化问题，得到了不同通信需求下MC-DS-CDMA子载波和子载波功率的联合调度方案，实现了系统用户未满足容量和卫星总功耗的最小化。仿真结果表明，相对于传统的载波功率均分策略，JSSPC-RA算法能够在满足系统吞吐量需求的前提下大幅节省卫星总功耗；同时，通过调节权值系数，JSSPC-RA算法可以生成用户吞吐量需求与卫星总能耗折中的系统设计方案，适用于频谱、能量资源高度受限的MB-LEO卫星系统。     

基于蚁群优化-模拟退火的天地测控资源联合调度

研究了一类约束条件复杂、具有多时间窗口特性的天地测控资源联合调度问题。建立了涵盖多种约束的问题数学模型和基于测控弧段时间序的无圈有向图模型,提出了一种蚁群优化-模拟退火算法(ACO\|SA)求解问题。探讨了两种算法的融合策略,完成了包括状态转移规则、可行解生成策略、信息素更新准则、邻域结构、快速退火计划等关键技术的设计实现。多个算例仿真和结果分析表明,测控弧段时间序能保证ACO\|SA得到高质量的优化结果,模拟退火机制能有效提高蚁群优化算法的收敛速度和求解质量,相比于基本遗传算法和先到先服务算法,ACO\|SA能得到质量更好的解。